目前，有市場調(diào)查表明，LED照明領(lǐng)域未來最有前景的行業(yè)除了智能照明，還有LED汽車照明�？梢钥隙↙ED汽車照明的潛力是巨大的，前景一片光明。當(dāng)前，汽車應(yīng)用的情況及以后的發(fā)展趨勢如何，我們來看專業(yè)廠家的介紹，下面是安森美半導(dǎo)體現(xiàn)場應(yīng)用工程師焦連勝的演講稿《汽車LED燈市場需求前景與解決方案》，這里同時介紹了安森美半導(dǎo)體在研發(fā)中的新一代像素LED全大燈的概念和產(chǎn)品。
汽車LED照明——不僅僅是漂亮
目前，汽車里很多配件都用到了LED燈，如空調(diào)、儀表、車載收音機按鍵、屏幕的背光等，安森美半導(dǎo)體的這些產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，以后將重點做汽車的照明燈、室內(nèi)的照明燈、前大燈、路燈、尾燈等等，實際上，這些產(chǎn)品安森美半導(dǎo)體也都有齊全的型號。為什么汽車上一定要用LED照明？除了比傳統(tǒng)的燈光美觀之外，還可幫助提升汽車的主動安全性能。
據(jù)美國全國公路交通安全管理局（NHTSA)和歐洲委員會（EC）統(tǒng)計，雖然只有25%的駕駛是在夜間和光線不足期間，但卻有40%的死亡和重傷事故發(fā)生在這段時間。可見，在光線不好的時候交通事故發(fā)生的概率遠遠多于白天。
汽車照明是主動安全的重要組成部分。為了提高汽車的主動安全，長期以來，人們致力于開發(fā)各種汽車照明方案，以保護駕駛員、車上人員、路邊行人的安全，比如AFS（自適應(yīng)前大燈），可改善夜間拐彎時照明，還有DRL（日間行車燈），用于改善日間行車安全。我們看到很多汽車，特別是國產(chǎn)的品牌，可能幾萬塊錢的車都配備了日間行車燈，而在國外，日間行車燈已經(jīng)是法規(guī)強制要求，相信在不遠的將來，國內(nèi)也會有相關(guān)的法規(guī)來做這個規(guī)定。
跟普通的白熾燈、鹵素?zé)暨�有目前比較流行的氙氣大燈相比，LED照明有哪些好處呢？首先，LED燈的響應(yīng)速度快，用于剎車燈可以增加后車剎車距離，用于轉(zhuǎn)向燈有更好的警示效果，這個在汽車安全上是非常重要的，而傳統(tǒng)的氙氣大燈，差一點的驅(qū)動，要兩三秒燈才能亮，達到最佳亮度要四五秒鐘的時間；其次，LED的亮度高，但光線卻沒有氙氣大燈那么刺眼；再次，LED的能耗與傳統(tǒng)的白熾燈、鹵素?zé)暨�有氙氣大燈都要低很多，還有壽命長，體積小，使LED汽車照明能有豐富的形狀和線條變化，可提高辨識度等。
線性及開關(guān)LED驅(qū)動器方案
大部分汽車用到電阻式的驅(qū)動方式，很便宜，但是它的缺點是隨著輸入電壓的波動，燈光會閃爍，因為隨著電流的變化，LED發(fā)光強度也會發(fā)生明顯的變化。目前，這種低電流的產(chǎn)品，安森美半導(dǎo)體主推的是從10 毫安到200毫安恒流的產(chǎn)品，這些都是線性的降壓產(chǎn)品。還有功率大點的線性降壓驅(qū)動方案，如果再大一點的電源，就是現(xiàn)在的主流DC-DC開關(guān)電源，開關(guān)電源跟線性的相比，它有可能會引入EMI的干擾問題。
因為EMC在汽車上的要求是非常嚴格的，從電阻到DC-DC整個產(chǎn)品，隨著對它能效要求的提高，包括驅(qū)動的穩(wěn)定性，它克服的復(fù)雜度及成本也會出現(xiàn)變高的趨勢。目前汽車上用到的主要LED驅(qū)動的零配件，比如汽車的車燈，日間行車燈、尾燈照明等等，安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品都有覆蓋。同時，安森美半導(dǎo)體正將LED全大燈照明作為一個重點拓展領(lǐng)域。
目前 ，市場上有一些汽車開始全用LED大燈，如奧迪，寶馬，雖然這些是比較高端的車型，但近期從十幾萬到二十幾萬的車，也已經(jīng)開始配備LED大燈，最早的LED大燈的概念，是2008年奧迪提出來的，奧迪的燈做得非常漂亮。2008年奧迪R8全球第一次采用全LED前大燈，如近光、遠光、轉(zhuǎn)向燈、日間行車燈等非常漂亮。目前，截止去年為止，整個LED大燈的市場占有率非常的低，但是根據(jù)SNE Research 調(diào)查的資料，預(yù)計到2020年這個市場將超過50%。
全LED大燈對驅(qū)動的要求
目前，我們看到全LED大燈燈珠的數(shù)量比較少，一般是8顆到12顆組成的光型，大部分采用的是串聯(lián)升壓的驅(qū)動，支持從單個LED到多個LED串，而且必須支持PWM調(diào)光(如用于示廓燈)，就是調(diào)節(jié)光的亮度。
很多方案都是單芯片、集成的方案，安森美半導(dǎo)體有分立或集成方案，也可根據(jù)客戶需求，提供定制的芯片。還有以上講到的EMC，因為大功率驅(qū)動都是用DC-DC的集成芯片去做，這里面對一個很大的問題，就是EMC輻射的問題，作為一個芯片的制造商，在芯片設(shè)計的時候，要充分考慮到這些問題，還有LED散熱以及汽車上其他的應(yīng)用，要做很多保護。實際上，汽車的要求非常高，所有的對外接口，基本上全部要對電源、對地做保護，過熱，開始檢測、過壓等等，安森美半導(dǎo)體的芯片具備全部的診斷功能，當(dāng)你進入任何一個狀態(tài)時，都會通知到后面的控制單元，還有一個通信接口，要求也比較靈活。
NCV78663——大功率全LED大燈驅(qū)動
目前，安森美半導(dǎo)體量產(chǎn)的第一代產(chǎn)品就是NCV78663，它是一個大功率全LED大燈驅(qū)動。這個產(chǎn)品采用降壓—升壓拓撲結(jié)構(gòu)，支持兩路輸出，每路最大輸入電流1.4安，系統(tǒng)集成方案，外部元件極少。恒定的平均電流，高能效集成降壓開關(guān)穩(wěn)壓器，可擴展診斷功能。NCV78663可藉SPI接口和/或OTP設(shè)置來定制系統(tǒng)，單個器件支持多種系統(tǒng)配置，輻射至LED串的EMC較低。從幾瓦到50瓦左右的功率，均可達到90%的效率。
安森美半導(dǎo)體先進的自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)
AFS就是智能自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)。當(dāng)你的車在拐彎時，車燈會隨著拐彎的方向自動向這個方向照明，燈光可以左右輻射照，當(dāng)你上下坡時，燈光也可以上下擺動。這種左右上下擺動功能的實現(xiàn)，可由安森美半導(dǎo)體提供全方位的驅(qū)動方案。以上講的是安森美半導(dǎo)體現(xiàn)在量產(chǎn)的車型以及以前應(yīng)用LED大燈驅(qū)動的車型方案。
矩陣式動態(tài)智能全LED大燈
實際上，未來LED汽車全大燈的照明趨勢會是像素?zé)舻恼彰�，像素�(zé)粢玫降腖ED是多顆的，可能達到上百顆。如奔弛新一代S級智慧型LED大燈。它的每個頭燈用到了56顆LED，每個LED能夠?qū)崿F(xiàn)分別點亮、熄滅或者是調(diào)整亮度，所以它基本上可以用LED組成任何光型，具備主動轉(zhuǎn)向照明、拐彎輔助照明、鄉(xiāng)村道路、高速公路與濃霧模式，獨特的遮光功能能夠抹掉對向或同向行駛車輛的光照偽裝。
大燈中的LED可根據(jù)車前雷達和立體攝像機的數(shù)據(jù)進行點亮、熄滅或者是調(diào)整亮度動作，在保證我們自己視線的同時避免對對方車輛造成炫目的影響。
當(dāng)車在拐彎時，光型會隨著車的行駛方向偏向一邊，因為它是LED矩陣的陣列，可以自動控制開哪些LED，關(guān)哪些LED，以改變聚光點的位置來實現(xiàn)調(diào)整照射范圍的功能。
當(dāng)我們的車通過雷達、紅外攝影頭等傳感器檢測到前方有車來時，大燈中的LED就自動把這塊光型關(guān)掉，防止讓對方看不清楚，以避免發(fā)生交通事故。
當(dāng)我們檢測到前方有同方向行駛的車輛，智慧頭燈會自動把中間的光型拉低，繞開前方車輛輪廓，同時可以完全照到旁邊的路。因此在夜間行駛，可以一直開啟遠光燈，行車安全性將大幅提升。
智慧頭燈還有特別的功能，可以識別出前方的行人，以大燈自動快速地閃爍提醒行人避開危險，降低夜間意外的可能�，F(xiàn)在一些奔弛都注備這些功能。
矩陣式動態(tài)智能全LED大燈的結(jié)構(gòu)
這些功能是怎么實現(xiàn)的呢？LED驅(qū)動拓撲無非是兩種結(jié)構(gòu)，串聯(lián)或者并聯(lián)。安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品都是選擇串聯(lián)結(jié)構(gòu)。因為在并聯(lián)結(jié)構(gòu)中，各顆LED在電氣特性方面的差異對照明系統(tǒng)的性能有顯著影響。例如，不同LED正極-負極電壓相差較大的話，可能會帶來大量散熱，使能耗增加，這時要求采用額外的散熱片。除非LED匹配得更好，這種拓撲結(jié)構(gòu)在汽車前大燈應(yīng)用領(lǐng)域的成功可能極為有限。
在串聯(lián)驅(qū)動結(jié)構(gòu)中，LED串驅(qū)動器提供恒流源，短路開關(guān)可以關(guān)閉單個LED ，從而能夠根據(jù)需要來改變光束。如果在電路中增加輔助芯片，透過系統(tǒng)劃分，這樣就有可能避免并聯(lián)拓撲結(jié)構(gòu)固有的能耗及熱管理問題。
安森美半導(dǎo)體的NCV78763以降壓—升壓LED驅(qū)動IC充當(dāng)電流源，采用串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)每顆LED都能做單獨的開關(guān)。比如LED像素?zé)舻囊�，就是要實現(xiàn)每顆LED都能做單獨開關(guān)，所以，在串聯(lián)的電路上，需要一個輔助的芯片，就是每個燈旁邊有一個開關(guān)，實現(xiàn)對這個燈的短路；當(dāng)它短路的時候，電流就從旁邊流過，從而實現(xiàn)每個不同的LED都能做單獨的開關(guān)，通過多個開關(guān)控制每個燈的亮滅。這樣一種模塊化方法減少了元件數(shù)量，并減化應(yīng)用流程，因而也加速產(chǎn)品上市。NCV78763就是一個兩路的LED驅(qū)動，多路開關(guān)，安森美半導(dǎo)體計劃今年年底量產(chǎn)。
對于汽車客戶來說，整個產(chǎn)品的周期比較長，一般是三到五年，所以，一個產(chǎn)品開發(fā)出來了，一定要保證今后的兩三年內(nèi)，能滿足不同客戶的需求。這種方案的好處，在于不管是增加還是減少LED的數(shù)量，我們只要改動驅(qū)動程序就行了，應(yīng)用起來非常簡單。
關(guān)于安森美半導(dǎo)體
安美森半導(dǎo)體是全球十大汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商，公司的在中國成立了汽車團隊，專注于汽車領(lǐng)域。在汽車照明方面，提供高能效完整LED驅(qū)動器產(chǎn)品線，包括分立、標準及全定制產(chǎn)品在內(nèi)的豐富產(chǎn)品。不管是小電流的普通照明，轉(zhuǎn)向燈、室內(nèi)的閱讀燈，還是大電流的前照燈的應(yīng)用，安森美半導(dǎo)體都有相關(guān)的解決方案。森美半導(dǎo)體所有汽車產(chǎn)品都通過AEC ——Q100認證。目前，汽車市場營業(yè)額大概占公司全球總營業(yè)額的30%。
安森美半導(dǎo)體與領(lǐng)先汽車OEM合作開發(fā)先進的汽車照明方案，如像素?zé)艏夹g(shù)方案。在他們提供需求的時候，安森美半導(dǎo)體會根據(jù)相關(guān)資料做市場調(diào)研，然后跟他們一起共同開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品。
